La biodiversità vegetale si conserva in vitro

Circa un terzo della biodiversità vegetale descritta fino ad oggi è sottoposta ad erosione genetica e tale valore è destinato ad aumentare. Difficile, però, stimarne la misura, in ragione dello sfruttamento agricolo, della deforestazione, della desertificazione, del degrado del territorio e dei cambiamenti climatici che interessano l’intero globo terrestre.

Dal seme alle biotecnologie. Per cercare di frenare questa perdita di risorse genetiche, da numerosi decenni, a livello mondiale è stata intrapresa un’ importante opera di raccolta, caratterizzazione e conservazione della biodiversità vegetale in “banche del germoplasma” (conservazione ex situ), grazie alla quale sono stimate in oltre 6 milioni le “entità vegetali” attualmente mantenute in collezione. Le banche del seme sono la forma di conservazione ex situ della biodiversità vegetale di gran lunga più diffusa, interessando circa il 90% delle accessioni globalmente preservate. Per quanto riguarda le specie a propagazione vegetativa, la conservazione è attuata correntemente con la costituzione di arboreti clonali, ove viene preservato un numero limitato di piante (repliche) per ogni accessione; questa forma interessa il 9% delle accessioni conservate nel mondo. La gestione di tali impianti richiede elevati costi di manutenzione e non è scevra dai rischi connessi col diffondersi di gravi fitopatie. Nel corso degli ultimi anni, numerose sono state le iniziative mirate alla diffusione delle potenzialità offerte dalle biotecnologie nel campo della conservazione del germoplasma vegetale. Si stima che circa l’1% delle accessioni siano conservate nel mondo con approcci innovativi in vitro.

Crescita rallentata e lungo termine. Presso l’Istituto per la Valorizzazione del Legno e delle Specie Arboree (IVALSA) del CNR di Sesto Fiorentino (Firenze), opera il gruppo di lavoro che conduce studi finalizzati alla salvaguardia della biodiversità vegetale a medio termine (conservazione in crescita rallentata) e a lungo termine (crioconservazione). La conservazione in condizioni di crescita rallentata a basse temperature o “Slow Growth Storage” si realizza a temperature comprese tra 0°C e 10°C; sebbene la temperatura sia il fattore che più incide sul rallentamento del metabolismo cellulare, il tempo massimo di stoccaggio e le caratteristiche di ricrescita delle colture possono essere influenzate da altre condizioni di conservazione, quali la qualità delle colture stock, il fotoperiodo e l’intensità luminosa, il tipo di contenitori, i substrati di mantenimento e di ricrescita dei germogli. La conservazione in crescita rallentata, oltre a rappresentare una biotecnologia importante per la salvaguardia della biodiversità, rappresenta anche una parte efficiente della filiera produttiva dei laboratori commerciali di micropropagazione, in quanto permette di ridurre consistentemente la frequenza delle subcolture e i rischi di contaminazione ad esse connessi, di aumentare l’offerta di specie e varietà del laboratorio e di facilitarne la programmazione delle produzioni.

Conservazione per la competitività sul mercato. Le ricerche condotte presso l’IVALSA hanno privilegiato le caratteristiche di illuminazione, il contenuto in carboidrati del substrato di conservazione, lo scambio gassoso dei diversi contenitori di coltura e l’utilizzo di sostanze osmoticamente attive. Studi specifici sono stati condotti su specie da frutto, quali olivo, fico e kiwi, portinnesti di fruttiferi, linee selezionate di radicchio rosso, aglio e carciofo, su specie forestali, quali sequoia, e su numerose specie ornamentali, protraendo in alcuni casi la conservazione fino oltre l’anno. Il gruppo di ricerca dell’IVALSA ha recentemente sviluppato innovative tecnologie per la conservazione in vitro di gemme incapsulate in alginato di sodio (semi sintetici) per alcune specie ornamentali, con promettenti ricadute soprattutto se applicate su larga scala al settore commerciale. In particolare, sono stati sviluppati idonei protocolli d’incapsulamento e di conservazione in crescita rallentata per fotinia, lillà, poligala a foglie di mirto e metrosideros. Testimonianza del continuo impegno dell’IVALSA nelle tematiche della conservazione del germoplasma vegetale è l’importante contributo fornito al Progetto triennale "VITROFLOR. Innovazione delle tecniche in vitro per il miglioramento quali-quantativo del materiale di propagazione di piante ornamentali (floricole e da vivaio)” svolto con il contributo del Ministero delle Politiche Agricole Alimentari e Forestali”. Il progetto, oggi alle sue fasi conclusive, si è posto come obiettivo l’approfondimento delle tematiche legate alla coltura e conservazione in vitro di specie ornamentali “modello” (Anthurium, Zantehedeschia, Carex e Peonia) al fine di migliorarne l’efficienza e la competitività sul mercato.

Conservazione in azoto liquido. Nell’ambito della conservazione a lungo termine del germoplasma vegetale, la crioconservazione rappresenta oggi uno strumento di straordinaria potenzialità per fronteggiare il preoccupante fenomeno dell’erosione genetica. Il termine crioconservazione si riferisce allo stoccaggio del materiale alla temperatura ultra-bassa dell’azoto in fase liquida (-196°C). A questa temperatura le cellule entrano in uno stato di “quiescenza assoluta”, in quanto tutte le reazioni fisiche e biochimiche sono praticamente arrestate; in questa particolare condizione, i tempi di conservazione divengono praticamente illimitati. Tra i principali vantaggi della crioconservazione delle specie vegetali si ricorda la possibilità di porre in conservazione un’ampia gamma di organi e tessuti (apici vegetativi da vitrocoltura, semi ed assi embrionali, embrioni somatici, bulbilli, gemme prelevate in campo, polline), gli spazi assai contenuti per la conservazione (potendosi stoccare in un contenitore di azoto liquido di media grandezza dai 5000 ai 10000 espianti), i bassi costi di conservazione (in pratica, solo quelli necessari al controllo della criobanca e al mantenimento a livello dell’azoto liquido, una sostanza facilmente reperibile e di costo contenuto), il mantenimento del materiale vegetale in assoluta sicurezza genetico-sanitaria. Inoltre, in azoto liquido si possono conservare linee cellulari e “hairy roots” che producono metaboliti secondari di interesse farmacologico o industriale, colture cellulari embriogeniche e/o geneticamente trasformate. Recentemente, la tecnologia criogena si sta dimostrando anche efficace nell’indurre il risanamento delle piante da virus, fitoplasmi e batteri (crioterapia).

Criobanca. Sono già numerose le specie orticole, ornamentali e da frutto per le quali è disponibile una procedura criogenica semplificata, ripetibile e affidabile, in assoluta garanzia del mantenimento della rispondenza genetica e molecolare. All’ottimizzazione e alla diffusione di questa tecnica ha sicuramente contribuito l’impegno ed il lavoro svolto dal gruppo di ricerca fiorentino che ormai vanta un’esperienza consolidata a livello nazionale ed internazionale. Esempio ne sono le efficienti procedure criogeniche sviluppate in questi anni per la crioconservazione di gemme di Populus spp., pero, melo, susino domestico, vite, kaki, olivo, radicchio, carciofo, aglio, iris, semi interi di Citrus, Pistacia spp., lilium e Populus tremuloides, embrioni escissi di arachide, linee embriogeniche di olivo, ippocastano e frassino. Prevalentemente, è stato operato con l’uso della soluzione vitrificante PVS2, impiegata sia su espianti “nudi”, sia sottoposti a incapsulazione, in questo traendo vantaggio da una vasta esperienza nella produzione e utilizzo di semi sintetici. Attualmente, presso il laboratorio di crioconservazione dell’IVALSA è attiva una criobanca, primo esempio in Italia, per la conservazione di semi di Citrus e di germoplasma di melo autoctono del Veneto.


L'autrice è ricercatore del CNR-IVALSA, Sesto Fiorentino (FI)

Articolo tratto dal sito del "CNR- Dipartimento di Scienze Bio-Agroalimentari" (clicca qui QUI per leggere l'articolo originale).